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5G的三大场景如何应用于智能制造

2018年06月23日 09:08:07 点击量： 文章来源：e-works

        5G作为新一代的移动通信网络，不但包括移动通信技术，也可应用于物联网。5G界说了三大应用场景，eMBB、mMTC以及URLLC，划分代表了大流量、广连接以及低延时等特性。随着标准的不绝制定，5G所应用的具体领域会越来越富厚，本文5G支撑的几大工业应用，包括工业自动化控制、物流追踪、工业机械人等，5G已经成为工业物联网转型升级的要害技术。
5G的应用
　　作为新一代移动通信技术，5G技术的迅猛生长正好切合了古板制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求，5G技术界说的三大场景不但笼罩了高带宽、低延时等古板应用场景，并且还能满足工业情况下的设备互联和远程交互应用需求，这种广域网全笼罩的特点为企业构建统一的无线网络提供了可能。
　　01——移动通信技术的生长
　　回首移动通信技术的生长历程：
　　第一代接纳的是模拟技术，只能支持区域和距离限制的语音通话;
　　第二代实现了数字化语音通讯，能进行简单的语音和文字类交互，好比短信和邮件等;
　　第三代就是各人熟知的3G技术，以多媒体通讯为特征，可以支持语音、文字和视频交互，但由于带宽有限，在进行大宗数据交互时，如视频交互时很难包管效果的流畅;
　　第四代是正在铺建的4G技术，通讯速率大幅提升，标记着进入无线宽带年代。
　　从目今电信效劳商做的基站测试结果看，5G的速度将会比4G更快且功耗更低，理论带宽将突破每秒10G。这包管你能够在一秒钟内下载一部高清影戏，而4G需要至少10分钟。恰是由于这一得天独厚的优势，业界普遍认为，5G将对智能工业、无人驾驶汽车、VR以及物联网等领域爆发重要推行动用。
　　目前，5G标准尚未确定。AT&T总裁史密斯认为，关于5G的界说可能于2018年确定，正式的5G标准将于2019年由联合国行动通信联盟编写成文。5G标准将界说哪些无线技术可称为5G，以及5G有哪些特征等问题。
　　02——5G界说的三大场景
　　2016年，华为主推的PolarCode计划被国际无线标准化机构3GPP确定为eMBB场景的控制信道编码计划，而数据信道的上行和下行短码计划则归属高通LDPC码。eMBB即增强移动宽带，是3GPP集会上界说5G三大场景之一�；腜olarCode信道编码技术只是5G众多焦点技术的一种。除eMBB之外，5G场景还包括mMTC和URLLC。
　　eMBB(增强移动宽带)：主要面向3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，eMBB除了在6GHz以下的频谱生长相关技术，也会生长在6GHz以上的频谱。而小型基地台将会是生长eMBB的重要设备，由于目前6GHz以下的频谱，大多是以大型基地台生长的古板网络模式为主，而较以6GHz以上频谱的毫米波技术，便须要小型基地台来把速度冲得更快。
　　mMTC(海量机械类通信)：主要面向大规模物联网业务。mMTC将会生长在6GHz以下的频段，其将会应用在大规模物联网上，目前较可见的生长是NB-IoT。以往普遍的Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等，较属于家庭用的小规模技术，回传线路主要都是靠LTE，近期随着大规模笼罩的NB-IoT、LoRa等技术标准的出炉，可望让物联网的生长更为广泛。
　　URLLC(超可靠低时延)：主要面向无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。在智慧工厂，由于大宗的机械都内建传感器，从传感器、后端网络、下指令，再传送回机械自己的这些历程，若以现有的网络传输，将泛起很明显的延迟，可能引发工安事故。有鉴于此，URLLC将网络期待时间的目标压低到1毫秒以下。
　　03——5G支撑的工业应用
　　① 物联网
　　随着工厂智能化转型的推进，物联网作为连接人、机械和设备的要害支撑技术正受到企业的高度关注。这种需求在推动物联网应用落地的同时，也极大的刺激了5G技术的生长。面对庞大的工业互联需求，5G技术需要适应差别的工业场景，能满足物联网的绝大部分连接需求。因此，5G与物联网是相辅相成的关系，物联网应用落地依赖于5G提供差别场景的无线连接计划，而5G技术标准的成熟也需要物联网应用需求的刺激和推动。
　　在推动物联网落地历程中，5G三大场景能划分支撑差别的功效应用需求。好比eMBB能支撑起远程视频监控、视频集会等高带宽的应用场景;mMTC能满足大宗低功耗嵌入式终端的数据连接与传输需求。URLLC可以将网络期待时间的目标压低到1毫秒以下，以支撑工业自动化控制历程中系统和设备对数据传输的实时性的诸多指标和要求。
　　② 工业自动化控制
　　自动化控制是制造工厂中最基础的应用，焦点是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续丈量，丈量数据传输给控制器以设定执行器。典范的闭环控制历程周期低至ms级别，所以系统通信的时延需要抵达ms级别甚至更低才华包管控制系统实现精确控制，同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产历程中由于时延过长，或者控制信息在数据传送时爆发过失可能导致生产�；�，会造成巨大的财务损失。
　　5G可提供极低时延长、高可靠，海量连接的网络，使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能�；诨�5G的实测能力：空口时延可到0.4ms,单小区下行速率抵达20Gbps，小区最大可支持1000万+连接数。由此可见，移动通信网络中仅有5G网络可满足闭环控制对网络的要求。
　　③ 物流追踪
　　在目前已陈规模的机械对机械市场中，其应用将包括人员跟踪和在途高价商品等。但(较)高连接本钱限制了该市场的增长。预计5G将在深度笼罩、低功耗和低本钱(规模经济)以及作为3GPP标准技术方面提供特别优势。5G提供的革新将包括在广泛工业中优化物流，提升工人宁静和提高资产定位与跟踪的效率，从而最小化本钱。它还将扩展能力以实现动态跟踪更广泛的在途商品。随着在线购物增多，资产跟踪将变得越发重要。
　　在物流方面，从货仓治理到物流配送均需要广笼罩、深笼罩、低功耗、大连接、低本钱的连接技术。别的，虚拟工厂的端到端整合跨越产品的整个生命周期，要连接漫衍广泛的已售出的商品，也需要低功耗、低本钱和广笼罩的网络，企业内部或企业之间的横向集成也需要无所不在的网络，5G网络能很好的满足这类需求。
　　④ 工业AR
　　在未来智能工厂生产历程中，人将发挥更重要的作用。然而由于未来工厂具有高度的灵活性和多功效性，这将对工厂车间事情人员有更高的要求。为快速满足新任务和生产运动的需求，增强现实AR将发挥很要害作用，在智能制造历程中可用于如下场景：如：监控流程和生产流程。生产任务分步指引，例如手动装配历程指导;远程专家业务支撑，例如远程维护。
　　在这些应用中，辅助AR设施需要最洪流平具备灵活性和轻便性，以便维护事情高效开展。因此需要将设备信息处理功效上移到云端，AR设备仅仅具备连接和显示的功效，AR设备和云端通过无线网络连接。AR设备将通过网络实时获取须要的信息(例如，生产情况数据、生产设备数据、以及故障处理指导信息)。在这种场景下AR眼镜的显示内容必须与AR设备中摄像头的运动同步，以制止视觉规模失步现象。通常从视觉移动到AR图像反应时间低于20ms，则会有较好的同步性，所以要求从摄像头传送数据到云端到AR显示内容的云端回传需要小于20mms，除去屏幕刷新和云端处理的时延，则需无线网络的双向传输时延在10ms内才华满足实时性体验的需求。而该时延要求，LTE网络无法满足。
　　⑤ 云化机械人
　　在智能制造生产场景中，需要机械人有自组织和协同的能力来满足柔性生产，这就带来了机械人对云化的需求。和古板的机械人相比，云化机械人需要通过网络连接到云端的控制中心，基于超高盘算能力的平台，并通过大数据和人工智能对生产制造历程进行实时运算控制。通过云技术机械人将大宗运算功效和数据存储功效移到云端，这将大大降低机械人自己的硬件本钱和功耗。并且为了满足柔性制造的需求，机械人需要满足可自由移动的要求。因此在机械人云化的历程中，需要无线通信网络具备极低时延和高可靠的特征。
　　5G网络是云化机械人理想的通信网络，是使能云化机械人的要害。5G切片网络能够为云化机械人应用提供端到端定制化的网络支撑。5G网络可以抵达低至1ms的端到端通信时延，并且支持99.999%的连接可靠性，强大的网络能力能够极大满足云化机械人对时延和可靠性的挑战。
　　04——总结
　　5G技术已经成为支撑智能制造转型的要害使能技术。5G技术可以利用三大场景将漫衍广泛、零散的人、机械和设备全部连接起来，构建统一的互联网络。由于实时性和可靠性高，5G技术不但能应用于工业场景中，还能支撑起个人移动化互联网应用。

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